[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102483497B1 - secondary battery system - Google Patents

secondary battery system Download PDF

Info

Publication number
KR102483497B1
KR102483497B1 KR1020220081249A KR20220081249A KR102483497B1 KR 102483497 B1 KR102483497 B1 KR 102483497B1 KR 1020220081249 A KR1020220081249 A KR 1020220081249A KR 20220081249 A KR20220081249 A KR 20220081249A KR 102483497 B1 KR102483497 B1 KR 102483497B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fire extinguishing
fire
module
extinguishing agent
battery
Prior art date
Application number
KR1020220081249A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102483497B9 (en
Inventor
정창권
이권
서정렬
Original Assignee
인셀(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인셀(주) filed Critical 인셀(주)
Priority to KR1020220081249A priority Critical patent/KR102483497B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102483497B1 publication Critical patent/KR102483497B1/en
Publication of KR102483497B9 publication Critical patent/KR102483497B9/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C31/00—Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/02—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/68—Details, e.g. of pipes or valve systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
    • A62C37/10—Releasing means, e.g. electrically released
    • A62C37/11—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/36—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/38—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/36—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/38—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone
    • A62C37/40—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone with electric connection between sensor and actuator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/36—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/46—Construction of the actuator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0072—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using sprayed or atomised water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The present invention relates to an integrated fire extinguishing facility for a secondary battery system for early detection and early suppression to reduce the risk of a fire spreading inside a battery module. More specifically, the present invention includes: a plurality of battery modules constituting a secondary battery system; a module-based fire detection device mounted inside the modules to detect a fire early; an integrated fire extinguishing facility that is partially combined with the battery modules to directly spray a fire extinguishing agent into each module; and an additional member for immediate supply of the fire extinguishing agent and cooling effect when a fire is detected in the battery modules.

Description

이차 전지 시스템{.}Secondary battery system{.}

본 발명은 배터리 모듈 내부에서 화재가 확산하는 위험성을 줄이기 위한 조기 감지와 조기 진압을 위한 이차 전지 시스템 일체형 소화 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지 시스템을 구성하는 복수의 배터리 모듈; 상기 모듈 내부 온도의 급격한 상승을 감지하는 모듈 단위 화재 감지 장치; 상기 배터리 모듈과 일부분 결합하여 소화제가 각 모듈 내부로 직접 분사하도록 구성하는 일체형 소화 설비; 상기 배터리 모듈에는 화재 감지 시, 즉각적인 소화제 공급과 지속적인 냉각효과를 위한 추가 부재를 포함한다. The present invention relates to a secondary battery system-integrated fire extinguishing facility for early detection and early suppression to reduce the risk of fire spreading inside a battery module, and more particularly, to a plurality of battery modules constituting the secondary battery system; a module-based fire detection device for detecting a rapid increase in the internal temperature of the module; An integrated fire extinguishing facility configured to partially combine with the battery module to directly spray the fire extinguishing agent into each module; The battery module includes an additional member for immediate supply of fire extinguishing agent and continuous cooling effect upon detection of fire.

전기 에너지를 저장하여 필요시 사용하는 에너지 저장 장치의 핵심적인 구성요소인 이차 전지 시스템는 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 장점뿐만 아니라, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 에너지 공급 및 저장원으로 주목 받고 있다.The secondary battery system, which is a key component of an energy storage device that stores electrical energy and uses it when needed, not only has the advantage of reducing the use of fossil fuels, but is also eco-friendly and improves energy efficiency in that no by-products are generated from energy use. It is attracting attention as an energy supply and storage source for

이러한 잠재적 가치와 기하급수적인 기술의 발달로 인해 다양한 유형의 이차 전지가 개발되었으며 특히 전기화학식 리튬이온 전지는 높은 에너지 밀도로 인해 가장 많이 이용되고 있다. 리튬 이온 이차 전지 셀을 사용한 이차 전지 시스템은 다수의 리튬 이온 전지 셀들을 직/병렬 연결하여 구성한 배터리 모듈 그리고 다수의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하여 보다 큰 용량을 실현할 수 있다. Due to this potential value and the exponential development of technology, various types of secondary batteries have been developed, and in particular, electrochemical lithium ion batteries are most commonly used due to their high energy density. A secondary battery system using lithium ion secondary battery cells can realize a higher capacity by electrically connecting a battery module configured by connecting a plurality of lithium ion battery cells in series/parallel and a plurality of battery modules.

일반적으로 전기화학식 전지 형식인 리튬이온 전지 셀은 기존 상용화된 다른 유형의 이차전지에 비해 자가 방전율이 낮고 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 이에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 하지만 부적절한 셀 사용, 물리적 오남용, 제조 결함 등은 전지 내부 전해액의 전기적, 화학적 열적 반응을 위험수준으로 유도하고 전지 셀의 내부 압력을 증가시키며 내부에서 발생하는 전기적, 화학적 작용으로 인하여 결국 다양한 메카니즘을 통해 기화 분해된 전해액 가스가 전지 외부로 배출되거나 셀의 케이스가 부풀어 오르는 스웰링 현상 등이 초래되며 셀 내 가속화된 열적 화학적 반응으로 내부 분해된 내용물이 분진과 가스의 형태로 고온의 열과 함께 배출하는 열 폭주 현상이 발생한다. Lithium-ion battery cells, which are generally electrochemical cell types, have a low self-discharge rate and high energy density compared to other commercially available secondary batteries, so demand for them is explosively increasing. However, improper cell use, physical abuse, manufacturing defects, etc. induce electrical, chemical and thermal reactions of the electrolyte inside the battery to a dangerous level, increase the internal pressure of the battery cell, and eventually through various mechanisms due to electrical and chemical reactions occurring inside the battery. The vaporized and decomposed electrolyte gas is discharged to the outside of the battery or the cell case swells, resulting in a swelling phenomenon, and the accelerated thermal and chemical reaction in the cell causes the internally decomposed contents to be discharged together with high-temperature heat in the form of dust and gas. A runaway phenomenon occurs.

배터리 모듈 내 하나의 전지 셀에서 열 폭주가 발생하는 경우, 최초 발화된 전지 셀과 인접한 전지 셀은 열전도 또는 복사열에 의해 열적 손상을 받아 인접 셀은 자체적으로 발화가 되어 열 폭주 전이가 시작된다. 인접한 전지 셀의 연쇄적인 발화 현상으로 인해 좁은 공간내에서 축열 현상과 다량의 인화성 가스 배출은 전이 속도 가속화와 폭발의 위험성을 증가시킨다. 원통형 셀로 구성된 배터리 모듈의 경우 많은 수의 전지 셀들을 지지하는 구조물이 용융되어 이차 단락 발생과 함께 배터리 모듈 내부 화재가 급격히 진행하는 경향이 있다. When thermal runaway occurs in one battery cell in a battery module, a battery cell adjacent to an initially ignited battery cell is thermally damaged by thermal conduction or radiant heat, so that the adjacent cell ignites itself and the thermal runaway transition begins. Due to the chain ignition of adjacent battery cells, heat storage in a small space and a large amount of flammable gas discharge accelerate the transition rate and increase the risk of explosion. In the case of a battery module composed of cylindrical cells, a structure supporting a large number of battery cells tends to melt, resulting in a secondary short circuit and rapid internal fire of the battery module.

일반적으로 이차 전지 시스템의 소화 설비로 전역 방식 스프링클러 시스템이 사용되고 있으며 소화제 분사가 이루어지기 위해서 최종 분사 노즐에는 특정 온도에 일정시간 감응하여 개방되는 열 감지부가 있다. 이럴 경우 화재 규모가 어느 정도 진행되어야 노즐 개방이 이루어져 조기 화재 진압에 어려움이 있을 수 있다. In general, a global type sprinkler system is used as a fire extinguishing facility of a secondary battery system, and in order to spray a fire extinguishing agent, a heat sensor is provided in a final spray nozzle that is opened in response to a specific temperature for a certain period of time. In this case, it may be difficult to suppress the fire early because the nozzle is opened only when the fire scale is progressed to a certain extent.

설령 열 폭주에 의한 초기 화재를 감지하더라도 많은 수의 이차 전지 셀이 밀집되어 있는 배터리 모듈 내부로 소화제의 침투가 매우 어려워 조기 감지에 의해 주수가 이루어진다 하더라도 모듈 내부에서 확산되는 화재는 진압할 수가 없으며 모듈 외부로 전이되는 화재 진압에는 많은 양의 소화제가 필요하게 된다. Even if the initial fire caused by thermal runaway is detected, it is very difficult for the fire extinguishing agent to penetrate into the battery module where a large number of secondary battery cells are concentrated, so even if water is supplied by early detection, the fire spreading inside the module cannot be extinguished. Extinguishing a fire that spreads to the outside requires a large amount of extinguishing agent.

따라서, 열 폭주 전이로 화재가 확산되기 전에 이를 감지하여 즉각적이며 발화점에 직접적 분사가 가능한 소화 설비가 필수적으로 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is a need for a fire extinguishing facility capable of instantaneous and direct injection to an ignition point by detecting the fire before it spreads due to thermal runaway transition.

한국공개특허 제2021-0017535호Korean Patent Publication No. 2021-0017535 한국공개특허 제2021-0029041호Korean Patent Publication No. 2021-0029041 한국공개특허 제2021-0054330호Korean Patent Publication No. 2021-0054330 한국등록특허 제102178601호Korean Registered Patent No. 102178601 마국공개특허 제2020-0373534호Ma Guk Publication No. 2020-0373534

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 모듈 내부의 발화점을 조기에 감지하여 발화점에 직접 소화제를 주입하여 소화함으로써 배터리 모듈 내 화재 확산 위험성을 줄이는 이차 전지 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery system that reduces the risk of fire spreading in a battery module by detecting the ignition point inside the module at an early stage and injecting a fire extinguishing agent directly into the ignition point to extinguish the fire. .

또한 본 발명은 모듈 내부에서 화재가 확산되더라도 모듈 간 화재 전이의 위험성을 줄이는 이차 전지 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a secondary battery system that reduces the risk of fire transfer between modules even if the fire spreads inside the module.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 전지 셀; 복수개의 상기 전지 셀을 연결하여 하나의 단위로 구성한 셀 집합부재; 상기 셀 집합부재를 수용한 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈에는 상기 모듈 내부에서 발생하는 가스나 화염으로 인해 모듈 내부의 주변 온도(ambient temperature)가 급격히 상승할 때, 이를 감지하는 모듈 단위 화재 감지부;를 포함한다. In order to solve the above object, the present invention is a battery cell; a cell assembly member configured as a unit by connecting a plurality of the battery cells; a battery module accommodating the cell assembly member; The battery module includes a module unit fire detection unit that senses when ambient temperature inside the module increases rapidly due to gas or flame generated inside the module.

상기 배터리 모듈에는 상기 모듈 내부의 가스나 화염을 외부로 배출하는 가스 배출부를 포함할 수 있다. The battery module may include a gas discharge unit for discharging gas or flame inside the module to the outside.

상기 모듈 단위 화재 감지부에는 전지 셀로부터 배출되는 가스로 인한 가스 농도의 변화를 감지하는 가스 감지부를 포함할 수 있다. The module unit fire detection unit may include a gas detection unit that detects a change in gas concentration due to gas discharged from the battery cell.

상기 배터리 모듈에는 화재 감지 시, 소화제를 상기 배터리 모듈 내측으로 공급하도록 소화 분사 개구부를 구비할 수 있다.The battery module may have a fire extinguishing injection opening to supply a fire extinguishing agent to the inside of the battery module when a fire is detected.

상기 배터리 모듈에는 모듈 내측에서 소화제 이동이 원활히 할 수 있도록 상기 모듈 내 상부 및 하부에 공간을 형성하도록 할 수 있다.Spaces may be formed in the upper and lower portions of the battery module so that the fire extinguishing agent can move smoothly inside the module.

상기 배터리 모듈에는 모듈 내측으로 공급되는 소화제가 상부에서 하부로 이동할 수 있도록 상기 셀 집합부재에는 상하 관통공을 구비할 수 있다. The battery module may have upper and lower through-holes in the cell assembly member so that the fire extinguishing agent supplied to the inside of the module can move from the top to the bottom.

또한, 상기 배터리 모듈에는 상기 모듈 내측에 공급되는 소화제가 일정 높이까지 저수되도록 모듈 내측에는 물막이 펜스를 구비 할 수 있다. In addition, the battery module may be provided with a water barrier fence inside the module so that the fire extinguishing agent supplied to the inside of the module is stored up to a certain height.

상기 소화제 분사 개구부에는 상기 개구부를 통해 모듈 내측에 삽입된 분사 노즐을 구비할 수 있다.The fire extinguishing agent injection opening may include a spray nozzle inserted into the module through the opening.

상기 분사 노즐의 종단 부분을 일정 길이의 튜브로 연결할 수 있다. An end portion of the injection nozzle may be connected to a tube having a certain length.

상기 튜브의 개방된 끝단의 일정부분을 열 감지 물질로 채워 소정의 온도에 도달 시 상기 튜브가 개방하도록 할 수 있다. A predetermined portion of the open end of the tube may be filled with a thermal sensing material to open the tube when a predetermined temperature is reached.

상기 배터리 모듈은 복수개로 일정한 방향으로 배열되어 구성할 수 있다. A plurality of battery modules may be arranged in a predetermined direction.

상기 배터리 모듈 내측에 소화제를 공급하기 위한 소화 설비에는, 소화제를 수용하는 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 각 배터리 모듈 내측으로 상기 소화제가 이동하도록 하는 소화 펌프와 소화 배관, 상기 배터리 모듈 각각으로 상기 배관을 통해 상기 소화제가 공급되도록 개방되는 밸브, 상기 모듈 단위 화재 감지부로부터 신호를 수신받아 상기 소화 펌프를 제어하는 컨트롤러로 구성된 소화설비를 포함한다. In the fire extinguishing equipment for supplying the fire extinguishing agent to the inside of the battery module, a fire extinguishing tank accommodating the fire extinguishing agent, a fire pump and fire extinguishing pipe for moving the fire extinguishing agent from the fire tank to the inside of each battery module, and the pipe to each of the battery modules. and a valve that is opened so that the fire extinguishing agent is supplied through the fire extinguishing system, and a controller configured to control the fire pump by receiving a signal from the module-based fire detection unit.

상기 밸브는 정상 시에는 닫힘 상태를 유지하며 화재 감지 시, (밸브 제어부의 제어에 의해 자동) 개방하는 능동형 밸브일 수 있다. The valve may be an active valve that maintains a closed state in a normal state and opens (automatically under the control of a valve control unit) when a fire is detected.

*상기 소화 컨트롤러는 상기 능동형 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 포함할 수 있다.*The fire extinguishing controller may include a valve control unit that controls the active valve.

그리고 배터리 랙은 상기 복수개의 배터리 모듈을 수용하기 위한 금속 재질의 함체를 포함한다. And the battery rack includes a metal enclosure for accommodating the plurality of battery modules.

상기 배관에는 상기 소화 탱크에서 상기 배터리 랙을 수용하는 배터리 공간 상부까지 이어지는 공통 배관, 상기 배터리 공간 상부에서 수평으로 연결되는 수평 주 배관, 상기 수평 주 배관으로부터 수직으로 분기되어 상기 배터리 랙 일측을 따라 이어되는 수직 교차 배관, 상기 수직 교차 배관으로부터 각 모듈 소화제 분사구에 대응하는 높이에서 분기되어 각 분사 노즐까지 병렬로 이어지는 가지 배관으로 구성될 수 있다. The pipe includes a common pipe leading from the fire tank to the top of the battery space accommodating the battery rack, a horizontal main pipe connected horizontally at the top of the battery space, and a vertical branch from the horizontal main pipe along one side of the battery rack. It may be composed of a vertical cross pipe, a branch pipe branching from the vertical cross pipe at a height corresponding to each module fire extinguishing agent nozzle and leading in parallel to each spray nozzle.

상기 수직 교차 배관으로부터 분기되는 적어도 하나 이상의 가지 배관에 소화제가 공급되도록 상기 수직 교차 배관의 어느 일부분에 위치하며 상기 수직 교차 배관을 개방하는 능동형 밸브를 구비할 수 있다. An active valve may be provided at a portion of the vertical cross pipe to open the vertical cross pipe so that the fire extinguishing agent is supplied to at least one branch pipe branching from the vertical cross pipe.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이차전지 시스템은 상기 배터리 랙을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the secondary battery system according to the present invention may include at least two battery racks.

상기 배터리 랙이 수용하는 모듈의 화재 감지부로부터 신호를 수신 받아 상기 소화 컨트롤러로 송신하는 신호 중계기를 상기 각 배터리 랙별로 구비할 수 있다. A signal repeater for receiving a signal from a fire detection unit of a module accommodated by the battery rack and transmitting the signal to the fire extinguishing controller may be provided for each battery rack.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 배터리 모듈에는 모듈 내측에 화재 감지부를 구비함에 따라, 배터리 모듈 내부에서 발생하는 열 폭주 현상을 조기에 감지할 수 있다. As the battery module of the present invention configured as described above includes a fire detection unit inside the module, a thermal runaway phenomenon occurring inside the battery module can be detected at an early stage.

즉, 종래 기술에서는 화재 감지부는 배터리 모듈의 외부 즉 모듈이 수용된 공간 일정위치에 구비하여 모듈 내부 발화원으로부터 감지부까지 거리로 인해 모듈 내부 화재가 어느 정도 진행이 되어야만 감지할 수 있다. 특히, 원통형 전지 셀로 배터리 모듈을 구성한 경우, 대용량 전지 셀에 비해 열 폭주로 인해 하나의 전지 셀로부터 방출되는 열에너지가 작아 인접 전지 셀로 연쇄발화가 진행되어 어느 정도 화재 규모가 커져야만 감지가 가능할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 배터리 모듈 내측에 열을 감지하는 화재 감지부를 구비함으로써 열 폭주가 주변으로 전이되기 전에 화재를 감지하는 것에 대한 실패율을 크게 줄일 수 있다. That is, in the prior art, the fire detection unit is provided at a predetermined position outside the battery module, that is, in the space where the module is accommodated, and can detect the fire inside the module only when the fire has progressed to some extent due to the distance from the ignition source inside the module to the detection unit. In particular, when a battery module is composed of cylindrical battery cells, the thermal energy emitted from one battery cell due to thermal runaway is smaller than that of a large-capacity battery cell, and a chain ignition proceeds to an adjacent battery cell. . Accordingly, in the present invention, by providing a fire detection unit for detecting heat inside the battery module, the failure rate for detecting a fire before thermal runaway is transferred to the surroundings can be greatly reduced.

더욱이, 본 발명의 일 구성에 의하면 모듈 단위 화재 감지부에 가스 감지부를 추가하여 모듈 내부 화재 진단의 신뢰성 및 정확성을 높일 수 있다. Furthermore, according to one configuration of the present invention, reliability and accuracy of fire diagnosis inside a module can be increased by adding a gas detection unit to the module-based fire detection unit.

또한 본 발명의 일 구성에 따른 배터리 모듈에는 모듈 내측으로 분사하는 소화제가 물을 포함하는 경우, 모듈 내측 상부 공간을 따라 이동하고 모듈 바닥면으로부터 소정의 높이로 일정 시간동안 저수되도록 하여 모듈 내부 전체에 지속적인 냉각효과를 제공하여 주변 전지 셀로 열 폭주가 전이되는 것을 방지할 수 있다. In addition, in the battery module according to one configuration of the present invention, when the fire extinguishing agent injected into the module contains water, it moves along the upper space inside the module and is stored at a predetermined height from the bottom of the module for a predetermined period of time so that the entire inside of the module By providing a continuous cooling effect, transfer of thermal runaway to surrounding battery cells can be prevented.

또한, 초기 화재가 진압된 후라도 손상된 전지 셀에 남아있는 에너지로 인해 일정 시간이 경과한 후, 재발화로 인해 화재가 다시 확산하는 것을 방지 할 수 있다. In addition, even after the initial fire is extinguished, it is possible to prevent the fire from spreading again due to re-ignition after a certain period of time has elapsed due to the energy remaining in the damaged battery cell.

그리고 본 발명의 일 구성에 의하면, 모듈 내측으로 소화제를 분사하는 노즐은 상시 개방형으로 구성한다. 통상적으로 노즐의 말단에는 온도 감응부가 구비되어 있으며 소정의 온도에 일정 시간 노출이 될 시 개방하도록 되어 있다. 이러한 온도 감응부를 구비한 소화 노즐(온도 감응형 노즐)은 배터리 모듈 외측에 위치하거나 배터리 모듈의 일측 개구부에 위치하며 이럴 경우 온도 감응부는 모듈 외부로 배출되는 열에 감응하도록 되어 있어 노즐을 즉각적으로 개방하기가 어려울 수 있다. 특히 원통형 전지 셀의 경우, 하나의 셀에서 발생하는 열 폭주로 인해 배출되는 열로는 근거리에 위치하지 않은 이상 온도 감응부를 개방시키기에는 충분치 않을 수 있어 조기 진압의 시기를 놓칠 수 있다. 하지만 상시 개방형 분사 노즐은 화재 감지 즉시 소화제가 모듈 내부로 지체없이 분사가 가능할 수 있다. 상시 개방형 분사 노즐은 구조가 간단하고 설치가 용이하여 제조 및 설치비용을 줄일 수 있는 장점도 가지고 있다. And according to one configuration of the present invention, the nozzle for spraying the fire extinguishing agent into the module is configured in a normally open type. Typically, a temperature sensitive part is provided at the end of the nozzle and is opened when exposed to a predetermined temperature for a predetermined period of time. The fire extinguishing nozzle (temperature-sensitive nozzle) having such a temperature sensor is located outside the battery module or in an opening on one side of the battery module. can be difficult In particular, in the case of a cylindrical battery cell, heat discharged due to thermal runaway generated in one cell may not be sufficient to open the temperature sensitive unit unless it is located in a short distance, and thus the timing of early suppression may be missed. However, the normally open spray nozzle may spray the fire extinguishing agent into the module without delay as soon as a fire is detected. The normally open spray nozzle also has an advantage of reducing manufacturing and installation costs due to its simple structure and easy installation.

또한, 분사 노즐을 통해 공급되는 소화제가 빠른 시간내에 모듈 내부에 골고루 분사하기 위해 분사 노즐의 종단 부분을 일정 길이의 절연재 튜브의 일단과 연결하고 튜브의 타단은 모듈 내측에 위치하도록 할 수 있다. 이때 소화제가 이동하면서 튜브의 측면을 통해 분사되도록 튜브의 길이 방향으로 복수개의 개구공을 구비할 수 있다. 이럴 경우, 튜브의 종단 개구공 뿐만 아니라 튜브의 측면 개구공을 통해서도 소화제가 모듈 내부로 골고루 공급될 수 있다. In addition, in order to evenly spray the fire extinguishing agent supplied through the spray nozzle into the module within a short period of time, the end of the spray nozzle may be connected to one end of an insulating tube having a certain length, and the other end of the tube may be located inside the module. At this time, a plurality of openings may be provided in the longitudinal direction of the tube so that the fire extinguishing agent is sprayed through the side of the tube while moving. In this case, the fire extinguishing agent can be evenly supplied into the module through not only the end hole of the tube but also the side hole of the tube.

그리고 본 발명의 일 구성에 따르면, 소화 배관의 일정 위치에 능동형 밸브를 구비하여 화재 감지 시, 능동형 밸브가 위치한 배관을 개방하여 그로부터 분기된 가지 배관에 소화제가 공급되도록 할 수 있다. 이로 인해 열 폭주가 시작된 모듈 뿐 아니라 상기 개방된 능동형 밸브가 개방한 배관을 공유하는 각 모듈에 소화제가 투입되어 혹시라도 사고 모듈 내부에서 화재가 확산되어 모듈 간 전이 현상이 발생할지라도 전이되는 모듈의 개수를 제한할 수 있어 화재가 배터리 랙 외부로 전이되는 것을 효과적으로 방지하는 잇점이 있다. In addition, according to one configuration of the present invention, an active valve is provided at a predetermined position of the fire extinguishing pipe, so that when a fire is detected, the pipe in which the active valve is located is opened so that the fire extinguishing agent is supplied to branch pipes branched therefrom. As a result, fire extinguishing agents are injected into not only the module where thermal runaway started, but also each module that shares the pipe opened by the open active valve. There is an advantage in effectively preventing the fire from being transferred to the outside of the battery rack.

하지만 이럴 경우, 많은 양의 소화제가 필요할 수 있으며 많은 양의 소화제를 저장할 수 있는 공간이 마땅치 않은 경우에는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 개방형 분사 노즐에는 종단 부분을 절연재 튜브의 일단에 삽입하고 소화제가 분사하는 튜브의 타단은 모듈 내측에 위치하도록 할 수 있다. 소화제가 최종 분사되는 튜브 끝단에는 소정의 온도에 용융되는 열 감지 물질로 채울 수 있다. 상기 열 감지 물질이 모듈 내측 일정 위치에 자리함으로써 모듈 내부 발화원의 잠재적 위치로부터 비교적 근접할 수 있어 열 감지 물질이 용융되어 튜브를 개방하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 이럴 경우, 개방형 노즐과 달리 사고 모듈에만 선택적 분사가 가능하며 모듈 외측에 장착된 온도 감응형 노즐에 비해 노즐 개방에 소요되는 시간이 짧아 조기 진압이 가능할 수 있다. However, in this case, if a large amount of fire extinguishing agent may be required and there is not enough space to store a large amount of fire extinguishing agent, the open spray nozzle according to another embodiment of the present invention inserts the end portion into one end of the insulation tube and The other end of the tube through which the fire extinguishing agent is sprayed may be positioned inside the module. The end of the tube where the fire extinguishing agent is finally sprayed can be filled with a thermal sensing material that melts at a predetermined temperature. Since the thermal sensing material is located at a predetermined position inside the module, it can be relatively close to the potential location of an ignition source inside the module, so that the time required to melt the thermal sensing material and open the tube can be reduced. In this case, unlike the open nozzle, selective spraying is possible only on the accident module, and the time required to open the nozzle is shorter than that of the temperature-sensitive nozzle mounted outside the module, enabling early suppression.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 일부를 절개하여 내부를 보여주는 배터리 모듈을 개략적으로 표현한 전방 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 측면의 단면을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 모듈 내측 상단에 소화제가 분사하는 배터리 모듈 내측 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 모듈 내측 소화제의 이동을 보여주는 배터리 모듈 측면의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라 튜브에 삽입된 분사 노즐에서 소화제가 분사하는 배터리 모듈 내측 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라 튜브가 삽입된 분사 노즐을 통해 배터분사하는 소화제의 이동을 보여주는 배터리 모듈 측면의 단면도이다.
도 7 (가)는, 본 발명의 일 실시예에 따라 분사 노즐에 연결된 복수개의 개구공을 구비한 튜브를 보여주는 도면이다.
도 7 (나)는, 본 발명의 일 실시예에 따라 분사 노즐에 연결된 튜브를 통한 소화제 이동을 보여주는 배터리 모듈 내측 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 튜브에 수용된 열 감지 물질과 열 감지 물질을 수용하는 구간의 튜브 내벽에 형성된 톱니형상의 밀림 방지 홈을 보여주는 단면이다.
도 9은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 튜브에 수용된 열 감지 물질과 열 감지 물질로 몰딩된 열원공급부를 보여주는 단면이다.
도 10은, 본 발명의 구성에 따라 소화설비를 포함한 이차 전지 시스템의 개략적인 블록 구성도를 보여준다.
도 11는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 컨트롤러의 개략적 구성도이다.
도 12은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화설비를 포함한 이차 전지 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 2열로 배열된 배터리 랙을 포함한 이차 전지 시스템을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리 랙으로 구성된 이차 전지 시스템에서 각 배터리 랙 별로 구비된 신호 중계기와 이로부터 신호를 수신받는 컨트롤러를 보여주는 개략적 블록 구성도이다.1 is a front perspective view schematically illustrating a battery module showing an inside by partially cutting it according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of a side of a battery module according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of the inside of the battery module in which a fire extinguishing agent is sprayed at the top of the inside of the battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the side of the battery module showing the movement of the fire extinguishing agent inside the battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of the inside of a battery module in which a fire extinguishing agent is sprayed from a spray nozzle inserted into a tube according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the side of the battery module showing the movement of the fire extinguishing agent sprayed through the spray nozzle into which the tube is inserted according to an embodiment of the present invention.
7 (A) is a view showing a tube having a plurality of apertures connected to a spray nozzle according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 (b) is a plan view of the inside of the battery module showing the movement of the fire extinguishing agent through the tube connected to the injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a thermal sensing material accommodated in the tube and a serrated anti-slip groove formed on the inner wall of the tube in a section accommodating the thermal sensing material, according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a heat sensing material accommodated in a tube and a heat source supply unit molded with the heat sensing material according to another embodiment of the present invention.
10 shows a schematic block configuration diagram of a secondary battery system including fire extinguishing equipment according to the configuration of the present invention.
11 is a schematic configuration diagram of a fire extinguishing controller according to an embodiment of the present invention.
12 is a perspective view showing a secondary battery system including fire extinguishing equipment according to an embodiment of the present invention.
13 is a plan view schematically showing a secondary battery system including battery racks arranged in two rows according to an embodiment of the present invention.
14 is a schematic block diagram showing a signal repeater provided for each battery rack and a controller receiving a signal therefrom in a secondary battery system composed of a plurality of battery racks according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술이나 도시는 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that in each drawing, the same members are sometimes indicated by the same reference numerals. In addition, detailed descriptions or illustrations of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람적인 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아님을 이해하여야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely one of the most desirable embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention.

본 발명은 배터리 셀(1)로 구성된 배터리 모듈(20), 배터리 랙(30) 등을 포함한다.The present invention includes a battery module 20 composed of battery cells 1, a battery rack 30, and the like.

구체적으로 상기 배터리 모듈(20)은 다수개의 배터리 셀(1)로 구성된 셀 집합부재(10), 적어도 하나 이상의 상기 셀 집합부재를 수용하는 모듈 하우징으로 구성된다. 상기 이차 전지 셀(1)은 각형, 파우치 형 및 원통형 전지 셀일 수 있다. Specifically, the battery module 20 is composed of a cell assembly member 10 composed of a plurality of battery cells 1 and a module housing accommodating at least one or more of the cell assembly members. The secondary battery cell 1 may be a prismatic, pouch-shaped, or cylindrical battery cell.

도 1에서 도시하듯이, 원통형 전지 셀을 사용할 경우 상기 배터리 모듈(20)은 적어도 하나 이상의 셀 집합부재(10)를 수용하도록 구성한다. 상기 셀 집합부재에는 복수의 전지 셀(1)을 물리적으로 상부와 하부를 고정하는 셀 홀더(2)와 상기 전지 셀의 단자부분을 연결하는 탭(도시하지 않음)으로 구성한다. 상기 모듈 내 셀 집합부재는 버스바(도시하지 않음)로 연결되어 모듈의 에너지 용량을 결정한다. 상기 모듈에는 전기 에너지를 최종적으로 입출력하는 터미널 단자(28)가 모듈의 일 측면에 구비될 수 있다. As shown in FIG. 1 , when a cylindrical battery cell is used, the battery module 20 is configured to accommodate at least one or more cell assembly members 10 . The cell assembly member includes a cell holder 2 for physically fixing upper and lower portions of the plurality of battery cells 1 and tabs (not shown) connecting terminal portions of the battery cells. The cell aggregation member in the module is connected with a bus bar (not shown) to determine the energy capacity of the module. The module may be provided with a terminal terminal 28 on one side of the module that finally inputs and outputs electrical energy.

상기 배터리 모듈에는 모듈 내부에서 열 폭주로 인해 발생하는 가스나 화염으로 변화하는 모듈 내부 주변 온도(ambient temperature)를 감지하는 모듈 단위 화재 감지부(210)를 포함하며 상기 모듈 단위 화재 감지부는 상기 모듈 내측에 구비한다. The battery module includes a module-based fire detection unit 210 that detects ambient temperature inside the module that is changed to gas or flame generated due to thermal runaway inside the module, and the module-based fire detection unit 210 is located inside the module. provided in

상기 모듈 단위 화재 감지부(210)는 주변 온도를 감지하는 온도 센서로 구성하며 상기 온도 센서가 감지하는 온도의 순간 상승율이 허용 온도 상승율보다 클 때, 열 폭주 이벤트로 판단하여 화재 발생을 감지할 수 있다. The module-based fire detection unit 210 is composed of a temperature sensor that detects the ambient temperature, and when the instantaneous temperature rise rate detected by the temperature sensor is greater than the allowable temperature rise rate, it can be determined as a thermal runaway event to detect the occurrence of a fire. there is.

원통형 같은 소용량 전지 셀의 경우, 대용량 전지 셀에 비해 내재한 전기 에너지 용량이 작아 열 폭주로 인해 분출하는 열 에너지가 상대적으로 작으며 또한 전지 셀 케이스 내부의 증가된 높은 압력으로 화염이 방출되므로 모듈(20) 외부로 1~3초 이내에 빠져나갈 수 있다. 따라서, 빠르게 방출되는 가스나 화염에 의한 주변 온도의 순간 변화를 감지하기 위해서는 온도를 감지하는 센서의 응답 시간이 매우 중요하다. 즉, 센서의 응답 시간이 열 폭주로 인한 주변 온도의 순간 변화보다 길 경우, 열 폭주 감지를 실패할 수 있다. 따라서 배터리 모듈(20) 내부 화재 감지 신뢰성과 정확성을 높이기 위해서는 응답 시간은 화염이 모듈 외부로 빠져 나가는 시간보다 짧은 열전대, 써미스터, 또는 광섬유 온도 센서를 사용하는 것이 바람직하다. In the case of a small-capacity battery cell, such as a cylindrical battery, the inherent electrical energy capacity is smaller than that of a large-capacity battery cell, so the thermal energy emitted due to thermal runaway is relatively small, and the flame is released due to the increased pressure inside the battery cell case, so the module ( 20) Can escape to the outside within 1-3 seconds. Therefore, response time of a sensor for detecting temperature is very important in order to detect an instantaneous change in ambient temperature caused by rapidly released gas or flame. That is, if the response time of the sensor is longer than the instantaneous change in ambient temperature due to thermal runaway, thermal runaway detection may fail. Therefore, in order to increase the reliability and accuracy of detecting fire inside the battery module 20, it is preferable to use a thermocouple, thermistor, or optical fiber temperature sensor whose response time is shorter than the time the flame escapes to the outside of the module.

또한, 모듈 단위 화재 감지부(210)에는 열 폭주 발생 전, 상기 전지 셀에서 방출하는 가스를 감지할 수 있는 가스 감지부를 포함 할 수 있다. 상기 가스 감지부는 가스 농도의 상승을 감지하여 갑작스런 가스 농도 증가 시, 가스 검출 이벤트로 판단하고 상기 모듈 단위 화재 감지부(210)의 온도 상승 이벤트 신호와 조합하여 상기 모듈(20) 내부 화재 감지를 판단함으로써 화재 감지 신호의 신뢰성을 높일 수 있다. In addition, the module unit fire detection unit 210 may include a gas detection unit capable of detecting gas emitted from the battery cell before thermal runaway occurs. The gas detection unit detects an increase in gas concentration, and when the gas concentration suddenly increases, it is determined as a gas detection event and a fire detection inside the module 20 is determined by combining the temperature rise event signal of the module unit fire detection unit 210. By doing so, the reliability of the fire detection signal can be increased.

상기 배터리 모듈에는 가스나 화염을 외부로 배출하기 위해 상기 모듈의 전후 방향의 일측 또는 양측면에 개구부가 형성된 가스 배출구(22)를 구비할 수 있다. The battery module may include a gas outlet 22 having an opening formed on one side or both sides of the module in the forward and backward direction to discharge gas or flame to the outside.

열 폭주로 발생한 가스나 화염을 원할히 배출하기 위해 배터리 모듈(20)에는 셀 집합부재(10)의 상단면(10a) 또는 하단면(10b)과 상기 모듈 하우징 케이스(21) 사이에 공간(23)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 도2에서 도시하듯이, 상기 셀 집합부재의 상기 상단면과 상기 하단면으로부터 돌출된 다수개의 이격부재(도시하지 않음)로 상기 모듈 하우징 케이스와 이격을 유지하여 내부 공간(23)을 형성케 한다. In order to smoothly discharge gas or flame generated by thermal runaway, the battery module 20 has a space 23 between the upper surface 10a or lower surface 10b of the cell assembly member 10 and the module housing case 21 can be provided. Specifically, as shown in FIG. 2, the inner space 23 is maintained by maintaining a distance from the module housing case with a plurality of spacer members (not shown) protruding from the upper and lower surfaces of the cell assembly member. to form

상기 공간(23, 23a,23b)은 셀 집합부재(10)와 모듈 케이스(21)간 절연 거리 확보와 셀 집합부재(10)에서 배출되는 가스가 배터리 모듈(20) 외부로 배출하는 가스 이동 경로를 제공하는데 목적이 있다. 이러한 이유로 상기 모듈 단위 화재 감지부(210)는 가스나 화염이 외부로 배출되는 이동 경로의 종단에 위치한 가스 배출구(22) 주위에 위치하도록 할 수 있다. The space 23, 23a, 23b is a gas movement path for securing an insulation distance between the cell aggregation member 10 and the module case 21 and for discharging gas discharged from the cell aggregation member 10 to the outside of the battery module 20. It aims to provide For this reason, the module unit fire detection unit 210 may be located around the gas outlet 22 located at the end of the movement path through which gas or flame is discharged to the outside.

도 1에서 도시하듯이, 상기 배터리 모듈(20) 내부에 밀접하게 배열된 전지 셀(1)들로 인해 발화원까지 소화제가 신속하게 침투하여 이동하기 어려울 수 있다. 따라서 도 2에서 도시한 상기 공간(23, 23a, 23b)은 모듈(20) 내부의 화재를 진압하기 위해 상기 모듈 내부로 공급되는 소화제의 이동 경로로도 사용할 수 있다. As shown in FIG. 1 , due to the battery cells 1 closely arranged inside the battery module 20, it may be difficult for the fire extinguishing agent to quickly penetrate and move to the ignition source. Therefore, the spaces 23, 23a, and 23b shown in FIG. 2 can also be used as a movement path of the fire extinguishing agent supplied into the module 20 to extinguish a fire inside the module 20.

상기 소화제(200)로는 물, 소화약제가 첨가된 물, 또는 팽창률이 높은 거품을 포함하는 공기포 소화약제 등을 사용할 수 있다. As the fire extinguishing agent 200, water, water to which a fire extinguishing agent is added, or an air foam fire extinguishing agent containing foam having a high expansion rate may be used.

도 3에서 도시하듯이, 상기 배터리 모듈(20)에는 상기 모듈의 일측면에 소화제 분사 개구부(26)를 구비하여 화재 감지 시, 상기 개구부를 통해 상기 모듈 내부로 소화제를 직접 공급하도록 할 수 있다. As shown in FIG. 3, the battery module 20 may have a fire extinguishing agent injection opening 26 on one side of the module so that when a fire is detected, the fire extinguishing agent is directly supplied into the module through the opening.

보다 구체적으로, 소화제(200)를 모듈 내측으로 공급하기 위한 소화제 분사 개구부(26)는 모듈 내측 상부 공간(23a) 또는/그리고 하부 공간(23b)에 대응하도록 위치함으로써 소화제(200)가 상기 모듈 내측으로 원활히 이동하도록 할 수 있다. More specifically, the fire extinguishing agent injection opening 26 for supplying the fire extinguishing agent 200 to the inside of the module is positioned to correspond to the upper space 23a and/or the lower space 23b inside the module, so that the fire extinguishing agent 200 is inside the module. can be moved smoothly.

하지만, 본 발명에 따른 배터리 모듈(20)에는 상기 기술한 원통형 전지 셀에만 한정되는 것이 아니고 당 업계에서 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형으로 여러 가지 이차전지 형태(각형, 파우치형)에도 적용될 수 있다. However, the battery module 20 according to the present invention is not limited to the above-described cylindrical battery cell, but various secondary battery shapes (prismatic, pouch type) with various modifications and variations by those skilled in the art. may also be applied.

도4에서 도시하듯이, 본 발명의 일 실시예를 들면 소화제 분사 개구부(26)는 상기 모듈 내측 상부 공간(23a)에 대응하는 배터리 모듈(20)의 배면 상단에 구비함으로써 상기 소화제는 상기 모듈의 정면부를 향하여 이동하도록 할 수 있다. 도 4에서 배터리 모듈의 정면은 터미널 단자가 위치한 면으로 배면은 정면에서 바라볼 때 반대측에 위치하는 면이다. As shown in Figure 4, in one embodiment of the present invention, the fire extinguishing agent injection opening 26 is provided at the top of the rear surface of the battery module 20 corresponding to the upper space 23a inside the module, so that the fire extinguishing agent It can be made to move towards the front part. In FIG. 4, the front side of the battery module is a side where the terminal terminals are located, and the rear side is a side located on the opposite side when viewed from the front.

상기 소화제(200)로서 물을 포함하는 소화제를 사용하는 경우, 배터리 모듈(20) 내부로 공급되는 소화제(200)가 상기 모듈의 여러 틈새(예를 들어, 가스 배출구, 출력 단자대, 모듈 팬 장착부, 모듈 케이스 접합면과 모서리 등)를 통해 쉽게 외부로 빠져 나갈 수 있다. 따라서, 상기 모듈 내부에 플레이트 형상의 물막이 펜스(27)를 구비하여 상기 물막이 펜스의 높이까지 일정 시간동안 모듈 내부에 소화제를 가두어 저장함으로써 모듈 내부 전체에 냉각 효과를 높이고 또한 열 폭주 재발화 현상에 의한 화재 확산을 효과적으로 방지 할 수 있다.When a fire extinguishing agent containing water is used as the fire extinguishing agent 200, the fire extinguishing agent 200 supplied to the inside of the battery module 20 is used in various gaps of the module (eg, gas outlet, output terminal block, module fan mounting part, It can easily escape to the outside through the module case joint surface and corner). Therefore, by providing a plate-shaped water-blocking fence 27 inside the module and trapping and storing the fire extinguishing agent inside the module for a certain period of time up to the height of the water-blocking fence, the cooling effect is increased throughout the module and also by thermal runaway re-ignition phenomenon It can effectively prevent the spread of fire.

본 발명의 일 실시예에 따른 물막이 펜스(27)는, 도 5와 도 6에서 도시하듯이, 배터리 모듈(20) 내부에 수용된 전지 셀(1)의 일정 부분이 소화제에 침수되도록 상기 물막이 펜스의 높이를 정하고 상기 물막이 펜스는 상기 분사 노즐(251)에서 소화제가 분사되는 방향으로 끝단에 위치한 상기 모듈 일측면과 그로부터 가장 가까이 위치한 셀 집합부재(10) 사이의 공간을 가로 질러 구비 할 수 있다. As shown in FIGS. 5 and 6, the water barrier fence 27 according to an embodiment of the present invention is a water barrier fence such that a certain portion of the battery cell 1 accommodated in the battery module 20 is submerged in the fire extinguishing agent. After determining the height, the water barrier fence may be provided across the space between one side of the module located at the end in the direction in which the fire extinguishing agent is sprayed from the spray nozzle 251 and the cell assembly member 10 located closest thereto.

나아가, 상기 물막이 펜스의 테두리와 테두리와 맞닫는 모듈의 내부 바닥 및 양 측면 사이로 소화제가 쉽게 빠져나가지 못하도록 점착성 방수 마감재, 방수 실링재 또는 방수 테이프로 마감 처리를 하거나 도 5에서 도시하듯이 상기 물막이 펜스 테두리를 패킹부(29)로 마감할 수 있다. Furthermore, to prevent the fire extinguishing agent from easily escaping between the rim of the water-blocking fence and the inner bottom and both sides of the module that is in contact with the rim, a finishing treatment is performed with an adhesive waterproof finishing material, a waterproof sealing material, or a waterproof tape, or as shown in FIG. 5, the rim of the water-blocking fence It can be finished with the packing part (29).

또한 도 5와 도 6을 참조하면, 상기 모듈 내에 밀집한 전지 셀(1) 몸통을 신속하고 골고루 냉각하기 위해 셀 집합부재(10)에 복수개의 상하 관통공(11)을 형성하여 상기 소화제가 상기 모듈(20)의 바닥면 전체에 골고루 이동할 수 있다. 5 and 6, a plurality of upper and lower through-holes 11 are formed in the cell assembly member 10 to quickly and evenly cool the body of the battery cells 1 densely packed in the module, so that the fire extinguishing agent can cool the module. It can move evenly over the entire bottom surface of (20).

상기 배터리 모듈에는 소화제(200)를 상기 모듈 내측에 일정한 압력으로 분사하는 분사 노즐(251)을 구비할 수 있다. 상기 분사 노즐은 상기 소화제 분사 개구부(26)를 통해 상기 모듈 내측에 삽입되어 고정 할 수 있다. The battery module may include a spray nozzle 251 for spraying the fire extinguishing agent 200 into the module at a constant pressure. The injection nozzle may be inserted into the module through the fire extinguishing agent injection opening 26 and fixed.

이때 상기 분사 노즐은 화재 감지 시 배터리 모듈(20) 내측으로 소화제(200)의 즉각적 분사가 가능토록 상시 개방형으로 할 수 있다. 통상적으로 소화제 분사 노즐에는 소정의 온도에 감응하여 파열하는 유리벌브로 구성된 밸브가 구비되어 정상 시에는 폐쇄되어 있으며 소정의 온도에 일정 시간 노출이 될 때 유리벌브가 파열하여 노즐을 개방하는 구조이다. 하지만 모듈 내부의 화재가 급격하게 진행하는 경우, 노즐 개방에 소요되는 시간으로 말미암아 조기 진압의 시기를 놓칠 수 있다. 따라서 분사 노즐(251)을 상시 개방형으로 구비 시, 개방에 따른 시간 소요가 없어 감지 즉시 모듈(20) 내부에 소화제 공급이 가능하다. At this time, the spray nozzle may be of a normally open type so that the fire extinguishing agent 200 can be immediately sprayed into the battery module 20 when a fire is detected. In general, the fire extinguishing agent injection nozzle is provided with a valve composed of a glass bulb that bursts in response to a predetermined temperature, and is normally closed, and when exposed to a predetermined temperature for a predetermined period of time, the glass bulb bursts to open the nozzle. However, when the fire inside the module progresses rapidly, the timing of early suppression may be missed due to the time required to open the nozzle. Therefore, when the injection nozzle 251 is provided in a normally open type, it is possible to supply the fire extinguishing agent to the inside of the module 20 immediately upon detection because there is no time required for opening.

통상적으로 소화 분사 노즐은 분사하는 유체의 압력을 견디기 위해 금속재질로 구성되며 본 발명의 구성에서처럼, 상기 분사 노즐(251)이 모듈(20) 내측에 직접 삽입되는 구비하는 경우, 셀 집합 부재(10)와 절연거리 확보에 어려움이 있을 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 개방형 분사 노즐(251)의 종단부를 절연성 튜브(256)에 삽입함으로써 상기 분사 노즐과 상기 셀 집합 부재와의 직접적인 접촉을 방지하여 절연을 유지할 수 있다. 도 5에서 도시하듯이, 예를 들면, 상기 튜브(256)의 일단부는 상기 분사 노즐(251)의 종단부를 수용하고 상기 튜브의 타단부는 개방된 상태로 모듈 내측 상부 공간(23a) 내에 위치하도록 할 수 있다. 이때, 소화제의 최종 분사지점은 상기 튜브(256)의 개방된 단부에 형성한다. Typically, the fire extinguishing spray nozzle is made of a metal material to withstand the pressure of the spraying fluid, and as in the configuration of the present invention, when the spray nozzle 251 is directly inserted into the module 20, the cell assembly member 10 ) and insulation distance may be difficult to secure. According to another embodiment of the present invention, by inserting the end of the open spray nozzle 251 into the insulating tube 256, direct contact between the spray nozzle and the cell aggregation member is prevented, thereby maintaining insulation. As shown in FIG. 5, for example, one end of the tube 256 accommodates the end of the spray nozzle 251 and the other end of the tube is opened and located in the upper space 23a inside the module. can do. At this time, the final injection point of the fire extinguishing agent is formed at the open end of the tube 256.

더욱이, 상기 튜브의 길이를 조정함으로써 튜브의 종단은 상기 모듈의 상부 공간(23a) 내 깊숙이 자리할 수 있다. 이럴 경우, 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7 (가)과 (나)에서 도시하듯이, 상기 튜브 길이 방향으로 튜브 측면에 다수개의 개구공(255)을 구비하도록 함으로써 상기 튜브 내에서 소화제가 이동하는 동안, 측면 개구공(255)을 통해서도 모듈 내측으로 소화제를 골고루 분사하도록 할 수 있다. Furthermore, by adjusting the length of the tube, the end of the tube can be positioned deep within the upper space 23a of the module. In this case, as shown in FIG. 7 (a) and (b) according to an embodiment of the present invention, a plurality of openings 255 are provided on the side of the tube in the longitudinal direction of the tube so that the fire extinguishing agent in the tube During the movement, the fire extinguishing agent can be evenly sprayed into the module through the side openings 255.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 튜브는 모듈 내부에서 발생한 열 폭주로 인한 화염과 고온의 가스에 보다 직접적인 노출 상태가 될 수 있다. 튜브의 종단 개구부에 일정 길이의 열 감지 물질(257)로 채워 정상 시에는 상기 튜브(256)의 단부가 폐쇄상태를 유지하고 열 폭주로 인해 상기 모듈 내부의 주변 온도가 소정의 온도에 이를 때, 상기 열 감지 물질이 용융되어 상기 튜브의 종단부를 개방하도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 열 감지 물질로 융점이 섭씨 60도에서 섭씨 90도 사이의 왁스를 사용하여 개방하도록 할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the tube may be more directly exposed to flame and high-temperature gas due to thermal runaway generated inside the module. When the end opening of the tube is filled with a thermal sensing material 257 of a certain length, and the end of the tube 256 remains closed in normal conditions, and the ambient temperature inside the module reaches a predetermined temperature due to thermal runaway, The heat sensitive material may be melted to open the end of the tube. For example, a wax having a melting point between 60 degrees Celsius and 90 degrees Celsius may be used as the heat-sensing material to be opened.

하지만 화재 감지 시, 분사 노즐에 작용하는 분출 압력으로 인해 튜브(256) 내 가압 상태가 되면 열 감지 물질(257) 전체가 마치 실린더와 같이 압력에 의해 상기 튜브 외부로 밀려나올 가능성이 있다. 이로 인해, 화재가 발생한 사고 모듈(20) 뿐 아니라 주변의 정상 모듈(20) 내부에 삽입된 튜브(256)마저 개방되어 의도하고자 하는 선택적 소화제 분사가 어려울 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 열 감지 물질(257)에는 점착제가 첨가되어 튜브(256) 내 가압 상태에서도 상기 튜브 내벽과 상기 왁스 사이 접착력을 유지하도록 하거나, 도 8에서 도시한 바와 같이, 열 감지 물질(257)을 수용하는 구간에 해당하는 튜브 내벽 둘레에 톱니 모양의 밀림 방지 홈을 파 상기 열 감지 물질이 외부로 밀려나가는 것을 물리적으로 방지할 수 있다.However, when a fire is detected, when the inside of the tube 256 is pressurized due to the jetting pressure acting on the spray nozzle, there is a possibility that the entire heat sensing material 257 is pushed out of the tube by the pressure like a cylinder. As a result, not only the accident module 20 where the fire occurred, but also the tube 256 inserted into the surrounding normal module 20 is opened, making it difficult to selectively spray the fire extinguishing agent. To this end, an adhesive is added to the thermal sensing material 257 according to an embodiment of the present invention to maintain adhesive strength between the inner wall of the tube and the wax even in a pressurized state in the tube 256, or as shown in FIG. , It is possible to physically prevent the thermal sensing material from being pushed outward by digging a saw-toothed slip prevention groove around the inner wall of the tube corresponding to the section accommodating the thermal sensing material 257 .

상기와 같은 수동적인 개방 방식보다 빠르고 즉각적인 개방을 위해서는, 상기 열 감지 물질(257)에 열원공급부(258)를 몰딩하여 화재 감지 시, 전기적 신호로 상기 열원공급부를 순간 연소시켜 열 감지물질(257)을 용융하여 튜브를 개방토록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 9에서 도시하듯이, 상기 열원공급부는 다시 점화부(258a)와 열원부(258b)로 구성할 수 있으며 상기 점화부는 열원부(258b)의 연소가 시작되도록 전기적 신호로 (+) 터미널 및 (-) 터미널로 구성된 점화 터미널에 국부적으로 고열을 발생시키는 장치이다. 또한 상기 열원부는 연소를 통해 단시간 내에 주위 온도를 상승시켜는 역할을 하게 된다. 일반적으로 열원부 물질로는 Fe/KClO4 또는. Zr/BaCrO4 등을 고체 형태로 사용하며 상기 열원공급부는 상기 열 감지 물질로 몰딩되는 것이 바람직하다. For quicker and more immediate opening than the above passive opening method, the heat source supply unit 258 is molded into the heat sensing material 257 so that when a fire is detected, the heat source supply unit is instantaneously burned with an electrical signal to heat the heat sensing material 257. can be melted to open the tube. According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9 , the heat source supply unit may again consist of an ignition unit 258a and a heat source unit 258b, and the ignition unit starts combustion of the heat source unit 258b. It is a device that generates high heat locally in the ignition terminal composed of (+) terminal and (-) terminal with an electrical signal. In addition, the heat source unit serves to increase the ambient temperature within a short time through combustion. In general, the heat source material is Fe / KClO 4 or. Zr/BaCrO 4 or the like is used in a solid form, and the heat source supply unit is preferably molded with the heat sensing material.

화재 감지 시, 모듈 단위 화재 감지부(210)로부터 점화부(258a)로 전기신호를 전달하면, 상기 점화부는 국부 영역을 순간적으로 고온으로 만들 수 있다. 상기 점화부에 의해 상기 열원부는 연소를 시작하게 되어 주위로 열을 공급하도록 한다. 이때 상기 열원공급부를 감싸고 있는 열 감지물질(257)이 용융되어 상기 튜브를 개방시킬 수 있다. 일반적으로 열원의 연소 속도는 10~50cm/s 이므로 열 감지물질(257)의 용융으로 단시간 내에 튜브가 개방될 수 있다.When a fire is detected, when an electric signal is transmitted from the module-based fire detection unit 210 to the ignition unit 258a, the ignition unit can instantaneously heat a local area. The heat source unit starts combustion by the ignition unit to supply heat to the surroundings. At this time, the thermal sensing material 257 surrounding the heat source supply unit is melted to open the tube. In general, since the burning speed of the heat source is 10 to 50 cm/s, the tube can be opened in a short time by melting the thermal sensing material 257.

상기와 같은 개방 방식으로 튜브 내 열 감지물질을 용융함으로써 오직 해당 모듈(20)에만 선택적으로 소화제를 조기 분사할 수 있다는 잇점이 있다. There is an advantage in that the fire extinguishing agent can be selectively injected early only to the corresponding module 20 by melting the thermal sensing material in the tube in the open manner as described above.

도 10를 참조하면, 본 발명의 이차 전지 시스템은 적어도 둘 이상의 상기 배터리 모듈(20)과 소화 설비를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10 , the secondary battery system of the present invention may include at least two or more battery modules 20 and fire extinguishing equipment.

구체적으로는 상기 소화 설비에는 소화 컨트롤러(220), 소화탱크(230), 소화 펌프(240), 상기 소화탱크에서 각 배터리 모듈까지 연결된 배관(250)과 상기 배관의 어느 일 부분에 위치한 개폐 밸브(260) 등으로 구성되어 배터리 모듈(20)과 적어도 부분적으로 결합된다. Specifically, the fire extinguishing equipment includes a fire extinguishing controller 220, a fire extinguishing tank 230, a fire pump 240, a pipe 250 connected from the fire extinguishing tank to each battery module, and an opening/closing valve located at any part of the pipe ( 260) and the like and at least partially coupled with the battery module 20.

본 발명의 소화설비는, 도 3에서 도 7까지 도시한대로, 화재 감지 시 소화제(200)를 상기 모듈 내측으로 직접 분사하여 모듈 내부 화재를 진압할 수 있도록 구성할 수 있다. 이때 상기 소화제(200)가 물을 포함하는 경우, 물의 냉각능력을 높이기 위해 첨가제와 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 첨가제에는 물의 표면 장력을 낮추는 침투제를 포함하여 상기 소화제의 모듈(20) 내부 공간 침투가 용이하도록 할 수 있다. As shown in FIGS. 3 to 7, the fire extinguishing system of the present invention may be configured to extinguish the fire inside the module by directly injecting the fire extinguishing agent 200 into the module when a fire is detected. In this case, when the fire extinguishing agent 200 includes water, it may be mixed with an additive to increase the cooling capacity of water. In addition, the additive may include a penetrant that lowers the surface tension of water so that the fire extinguishing agent can easily penetrate into the internal space of the module 20.

도 10에 도시하듯이, 상기 소화제를 수용하는 소화 탱크(230)는 소화 펌프(240)를 이용하여 소화제를 토출하고 상기 배관(250)을 통해 각 배터리 모듈(20)로 공급되도록 한다, 상기 배관은 상기 소화 탱크와 상기 소화 펌프를 연결되고 상기 소화 펌프로부터 개폐 밸브(260)를 지나 어느 한 지점에서 병렬로 분기되어 각 배터리 모듈(20)의 내측까지 연결하도록 구성될 수 있다. 상기 개폐 밸브가 위치한 지점에서 배관을 개방하므로 개방된 상기 배관과 연결된 각 모듈로 소화제가 공급될 수 있다.As shown in FIG. 10, the fire extinguishing tank 230 accommodating the fire extinguishing agent discharges the fire extinguishing agent using the fire pump 240 and is supplied to each battery module 20 through the pipe 250. The pipe is connected to the fire tank and the fire pump, and may be configured to branch from the fire pump through the opening/closing valve 260 in parallel at any one point to connect to the inside of each battery module 20. Since the pipe is opened at the point where the on/off valve is located, the fire extinguishing agent can be supplied to each module connected to the opened pipe.

상기 소화 컨트롤러(220)는 모듈 단위 화재 감지부(210)로부터 화재 감지 신호를 수신하는 수신부(221)와 상기 소화 펌프를 기동시키는 펌프 제어부(222)를 포함한다. The fire extinguishing controller 220 includes a receiver 221 that receives a fire detection signal from the module-based fire detection unit 210 and a pump control unit 222 that activates the fire pump.

다시 도 10을 참조하면, 개폐 밸브(260)는 정상 시에는 폐쇄상태를 유지하며 화재 감지 시, 개방할 수 있는 능동형 개폐 밸브로 구성할 수 있다. 예를 들어 능동형 개폐 밸브는 솔레노이드 밸브, 전동 볼 밸브 등으로 구비될 수 있다. 본 발명의 일 구성을 위해, 도 11은 소화 컨트롤러(220)가 능동형 개폐 밸브(260)를 제어할 수 있도록 밸브 제어부(223)를 포함하는 개략적인 구성을 보여준다. Referring back to FIG. 10 , the opening/closing valve 260 may be configured as an active opening/closing valve that maintains a closed state in normal conditions and opens when a fire is detected. For example, the active opening/closing valve may be provided with a solenoid valve, a motorized ball valve, and the like. For one configuration of the present invention, FIG. 11 shows a schematic configuration including a valve control unit 223 so that the fire extinguishing controller 220 can control the active on-off valve 260.

본 발명의 일 실시예에 따른 도 12를 참조하면, 배터리 랙(30)은 상기 복수의 배터리 모듈(20)을 수직 방향으로 적층된 형태로 수용하는 케비넛 유형의 함체를 포함할 수 있다. 상기 배터리 랙(30)에 수납된 각 모듈(20)로 소화제(200)를 공급하기 위해서 상기 배관(250)은 상기 소화펌프(240)로부터 상기 배터리 랙(30)을 수용하는 공간의 상부로 인입하는 공통 배관(250a), 상기 공간 내에서 배터리 랙(30) 상단에서 일정 높이로 수평으로 이어지는 수평 주 배관(250b), 상기 수평 주 배관으로부터 상기 배터리 랙의 일측을 따라 아래 방향으로 분기되는 수직 교차 배관(250c), 상기 배터리 랙에 수용된 각각의 모듈(20)과 대응하는 위치에서 상기 수직 교차 배관으로부터 수평 방향으로 각 모듈(20)의 분사 노즐(251)까지 병렬 분기되어 이어지는 가지 배관(250d)으로 구성할 수 있다. Referring to FIG. 12 according to an embodiment of the present invention, the battery rack 30 may include a cabinet-type enclosure accommodating the plurality of battery modules 20 in a vertically stacked form. In order to supply the fire extinguishing agent 200 to each module 20 stored in the battery rack 30, the pipe 250 is drawn from the fire pump 240 to the upper part of the space accommodating the battery rack 30. A common pipe (250a), a horizontal main pipe (250b) leading horizontally at a certain height from the top of the battery rack 30 in the space, a vertical intersection branching downward along one side of the battery rack from the main horizontal pipe A pipe (250c), a branch pipe (250d) branched in parallel from the vertical intersection pipe to the spray nozzle 251 of each module 20 in a horizontal direction at a position corresponding to each module 20 accommodated in the battery rack can be configured with

도 12에서 도시하듯이, 상기 능동형 개폐 밸브(260)는 상기 수평 주 배관(250b)으로부터 분기하는 수직 교차 배관(250c)의 어느 한 위치에 자리하여 화재 감지 시, 상기 수직 교차 배관을 개방함으로써 상기 수직 교차 배관으로부터 병렬 분기되는 모든 가지 배관(250d)에 소화제(200) 공급이 가능할 수 있다. As shown in FIG. 12, the active opening/closing valve 260 is located at any one position of the vertical crossover pipe 250c branching from the horizontal main pipe 250b and opens the vertical crossover pipe when a fire is detected. The fire extinguishing agent 200 may be supplied to all branch pipes 250d branched in parallel from the vertical crossing pipe.

또한, 본 발명의 일 구성에 따른 이차 전지 시스템은 배터리 랙(30)을 복수개로 구성할 수 있다. 상기 배터리 랙은 일 방향으로 일렬 또는 둘 이상의 렬로 배치할 수 있다. 예를 들면, 도 13에서는 상기 이차 전지 시스템이 복수개의 배터리 랙(30)을 일방향으로 2열로 배열하도록 구성한 예이다. 이때, 상기 수평 주 배관(250b)은 상기 공통 배관(250a)으로부터 상기 배터리 랙 열이 공통으로 시작되는 지점에서 각 열로 병렬 분기하도록 구성할 수 있다. In addition, the secondary battery system according to one configuration of the present invention may include a plurality of battery racks 30 . The battery rack may be arranged in a row or two or more rows in one direction. For example, in FIG. 13, the secondary battery system is an example configured to arrange a plurality of battery racks 30 in two rows in one direction. At this time, the horizontal main pipe (250b) may be configured to branch in parallel to each column at the point where the battery rack column starts in common from the common pipe (250a).

또한, 도 14에서 도시하듯이, 상기 배터리 랙(30)이 수용한 각 모듈 단위 화재 감지기(210)로부터 화재 감지 신호를 수신하여 상기 소화 컨트롤러(220)에 송신하는 신호 중계기(270)를 각 배터리 랙(30)별로 구비할 수 있다. 감지 신호를 송신하는 신호 중계기로 인해, 사고 모듈을 수용한 배터리 랙의 위치를 손쉽게 판단할 수 있으며 사고 배터리 랙과 연결된 수직 교차 배관(250c)에 위치한 밸브(260)만을 개방하도록 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 14, the signal relay 270 for receiving a fire detection signal from the fire detector 210 for each module unit accommodated in the battery rack 30 and transmitting it to the fire extinguishing controller 220 is provided for each battery. It can be provided for each rack (30). Due to the signal repeater for transmitting the detection signal, it is possible to easily determine the location of the battery rack accommodating the accident module and to open only the valve 260 located in the vertical cross pipe (250c) connected to the accident battery rack.

1: 셀
10: 셀 집합부재
20: 배터리 모듈
26: 소화제 분사 개구부
30: 배터리 랙
200: 소화제
210: 모듈 단위 화재 감지부
220: 소화 컨트롤러
230: 소화 탱크
240: 소화 펌프
250: 소화 배관
251: 분사 노즐
256: 튜브
260: 개폐 밸브
270: 신호 중계기 1: cell
10: cell assembly member
20: battery module
26: fire extinguishing agent spray opening
30: battery rack
200: fire extinguishing agent
210: module unit fire detection unit
220: fire extinguishing controller
230: digestion tank
240: fire pump
250: fire extinguishing pipe
251: injection nozzle
256 tube
260: open/close valve
270: signal repeater

Claims (5)

원통형 이차 전지 셀이 복수개로 구성된 셀 집합부재;
적어도 하나 이상의 셀 집합부재를 수용하는 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈에는 배터리 모듈 내부로 소화제가 원활히 이동할 수 있도록 상기 배터리 모듈의 케이스와 상기 셀 집합부재 사이에 형성된 상부 공간과 하부 공간;
상기 배터리 모듈의 일측면에는 상기 상부 공간 또는 상기 하부 공간으로 소화제가 분사되도록 구비된 소화제 분사 개구부;
상기 소화제 분사 개구부에 구비된 분사 노즐;을 포함하되,
상기 원통형 이차 전지 셀은 파우치형 또는 각형 타입의 이차 전지 셀 보다 용량이 작은 원통형이고, 상기 배터리 모듈 내부 화재가 파우치나 각형 이차 전지 셀에 비해 급격하게 진행하기 때문에 조기 진압을 위해서, 상기 분사 노즐은 상시 개방형으로 구비하고,
상기 분사 노즐은, 종단 부분이 일정 길이의 절연성 재질의 튜브의 일단에 삽입되도록 구성하고,
상기 튜브의 타단은 원형의 형상으로 상기 상부 공간 내에 놓이도록 구비하며,
전기신호로 열원부를 점화하는 점화부와 상기 점화부와 연결되어 연소하는 열원부로 구성된 열원공급부;를 포함하되,
상기 열원공급부는 열 감지물질로 몰딩되며,
상기 열 감지물질로 상기 튜브의 종단 개방부를 채워 상시 폐쇄토록 구성하고,
화재 감지 시, 상기 점화부의 점화로 상기 열원부가 연소하여 열 감지물질의 온도를 상승시켜 용융하게 함으로써 상기 튜브가 개방되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 시스템
a cell assembly member composed of a plurality of cylindrical secondary battery cells;
A battery module accommodating at least one or more cell assembly members;
The battery module includes an upper space and a lower space formed between the case of the battery module and the cell assembly member so that the fire extinguishing agent can smoothly move into the battery module;
A fire extinguishing agent injection opening provided on one side of the battery module to spray the fire extinguishing agent into the upper space or the lower space;
Including; spray nozzle provided in the fire extinguishing agent spray opening,
The cylindrical secondary battery cell has a cylindrical shape with a smaller capacity than a pouch-type or prismatic secondary battery cell, and since the fire inside the battery module proceeds more rapidly than a pouch or prismatic secondary battery cell, the injection nozzle is Equipped with always open type,
The spray nozzle is configured so that the end portion is inserted into one end of a tube made of an insulating material of a certain length,
The other end of the tube is provided to be placed in the upper space in a circular shape,
A heat source supply unit composed of an ignition unit that ignites the heat source unit with an electric signal and a heat source unit that is connected to the ignition unit and burns,
The heat source supply unit is molded with a thermal sensing material,
Filling the open end of the tube with the thermal sensing material to keep it closed at all times;
When a fire is detected, the secondary battery system is characterized in that the tube is opened by the ignition of the ignition unit to burn the heat source unit to increase the temperature of the heat sensing material and melt it.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 복수개의 배터리 모듈이 일정한 방향으로 배열되어 전기적으로 연결되며;
물 또는 물과 혼합된 소화약제로 구성된 소화제, 상기 소화제를 수용하는 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 각 배터리 모듈의 소화제 분사 개구부에 구비된 분사 노즐까지 연결된 배관, 상기 배관의 어느 일부분에 위치하여 상기 소화제가 상기 각 배터리 모듈로 공급하도록 개방하는 밸브, 상기 소화 탱크로부터 상기 배관을 통해 상기 소화제가 이동하도록 하는 소화 펌프와 화재 감지 신호를 수신하는 수신부와 상기 소화 펌프를 기동시키는 펌프 제어부를 포함한 컨트롤러를 구비한 소화 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 시스템
According to claim 1,
The plurality of battery modules are arranged in a predetermined direction and electrically connected;
A fire extinguishing agent composed of water or a fire extinguishing agent mixed with water, a fire extinguishing tank accommodating the fire extinguishing agent, a pipe connected from the fire extinguishing tank to a spray nozzle provided in the fire extinguishing agent spray opening of each battery module, located in any part of the pipe, A controller including a valve that opens so that the fire extinguishing agent is supplied to each of the battery modules, a fire pump that allows the fire extinguishing agent to move from the fire tank through the pipe, a receiver that receives a fire detection signal, and a pump control unit that activates the fire pump A secondary battery system comprising a fire extinguishing facility provided
 제 4항에 있어서,
상기 밸브는, 능동형 개폐 밸브로 구성되며
상기 컨트롤러는, 화재 감지 시 상기 능동형 개폐 밸브를 개방하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 시스템
According to claim 4,
The valve is composed of an active on-off valve,
The secondary battery system, characterized in that the controller comprises a valve control unit for opening the active on-off valve when a fire is detected
KR1020220081249A 2021-08-23 2022-07-01 secondary battery system KR102483497B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220081249A KR102483497B1 (en) 2021-08-23 2022-07-01 secondary battery system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210110836A KR102442567B1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 secondary battery system
KR1020220081249A KR102483497B1 (en) 2021-08-23 2022-07-01 secondary battery system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210110836A Division KR102442567B1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 secondary battery system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102483497B1 true KR102483497B1 (en) 2023-01-02
KR102483497B9 KR102483497B9 (en) 2024-03-13

Family

ID=83279399

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210110836A KR102442567B1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 secondary battery system
KR1020220081249A KR102483497B1 (en) 2021-08-23 2022-07-01 secondary battery system

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210110836A KR102442567B1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 secondary battery system

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12125997B2 (en)
KR (2) KR102442567B1 (en)
WO (1) WO2023027404A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115920275B (en) * 2022-10-09 2024-03-01 浙江南都能源科技有限公司 Gas-liquid combined fire-fighting system with multiple fire-extinguishing capability and expandable energy storage system
CN116435693B (en) * 2023-06-12 2023-08-25 泉州经贸职业技术学院 Heat dissipation type power battery for motor vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101312102B1 (en) * 2013-07-12 2013-09-25 국방과학연구소 Lithium secondary cell
JP2014090782A (en) * 2012-11-01 2014-05-19 Hochiki Corp Electric power storage system
KR20180124439A (en) * 2017-05-11 2018-11-21 주식회사 대경산전 Automatic fire extinguishing systems for energy storage systems
KR102178601B1 (en) 2020-04-23 2020-11-16 주식회사 스탠더드시험연구소 ESS fire protection system using compressed air foam agent
US20200373534A1 (en) 2019-05-20 2020-11-26 Kidde Technologies, Inc. Method for delivering fire suppressing agent to lithium ion battery module
KR20210017535A (en) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
KR20210029041A (en) 2019-09-05 2021-03-15 주식회사 엘지화학 Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
KR20210054330A (en) 2019-11-05 2021-05-13 주식회사 엘지화학 Battery Pack
KR20210056270A (en) * 2019-11-08 2021-05-18 주식회사 엘지화학 Battery module, battery rack and energy storage system comprising the battery module
KR20210076261A (en) * 2019-12-13 2021-06-24 정대원 Fire Extinguishing System Of Battery Energy Storage System And Fire Extinguishing Method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112843543A (en) * 2021-03-12 2021-05-28 北京南瑞怡和环保科技有限公司 Battery pack cooling and fire extinguishing device for energy storage power station

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014090782A (en) * 2012-11-01 2014-05-19 Hochiki Corp Electric power storage system
KR101312102B1 (en) * 2013-07-12 2013-09-25 국방과학연구소 Lithium secondary cell
KR20180124439A (en) * 2017-05-11 2018-11-21 주식회사 대경산전 Automatic fire extinguishing systems for energy storage systems
US20200373534A1 (en) 2019-05-20 2020-11-26 Kidde Technologies, Inc. Method for delivering fire suppressing agent to lithium ion battery module
KR20210017535A (en) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
KR20210029041A (en) 2019-09-05 2021-03-15 주식회사 엘지화학 Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
KR20210054330A (en) 2019-11-05 2021-05-13 주식회사 엘지화학 Battery Pack
KR20210056270A (en) * 2019-11-08 2021-05-18 주식회사 엘지화학 Battery module, battery rack and energy storage system comprising the battery module
KR20210076261A (en) * 2019-12-13 2021-06-24 정대원 Fire Extinguishing System Of Battery Energy Storage System And Fire Extinguishing Method
KR102178601B1 (en) 2020-04-23 2020-11-16 주식회사 스탠더드시험연구소 ESS fire protection system using compressed air foam agent

Also Published As

Publication number Publication date
KR102442567B9 (en) 2024-03-13
WO2023027404A1 (en) 2023-03-02
US20240266629A1 (en) 2024-08-08
KR102442567B1 (en) 2022-09-14
US12125997B2 (en) 2024-10-22
KR102483497B9 (en) 2024-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102483497B1 (en) secondary battery system
KR102154314B1 (en) ESS fire protection system using compressed air foam agent
KR102552703B1 (en) Automatic fire extinguishing system for electric car parking lot
KR102178601B1 (en) ESS fire protection system using compressed air foam agent
JP6103887B2 (en) Power storage system
US12034177B2 (en) Battery pack comprising extinguishment unit
JP7416829B2 (en) Battery rack and power storage device including it
KR20210029041A (en) Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
CN110010808B (en) Energy storage battery cluster with fire control function
CN110010810A (en) A kind of energy-storage battery cabinet with fire-fighting structure
CN110010809B (en) Energy storage battery cabinet with fire control function
KR102473248B1 (en) Fire Targeting Injection System for Fire Extinguishing of Batteries
JP2023112010A (en) Battery pack including extinguishing unit, battery rack including the same, and power storage system
KR102390597B1 (en) Automatic early fire extinguishing system for ess
KR20210033763A (en) Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit
KR102671269B1 (en) the electric vehicle battery fire risk sensing and automatic fire extinguishing device
KR20210008543A (en) Automatic fire extinguishing system for exclusive use of electric vehicle battery frame using liquid nitrogen
CN110960819A (en) Flooding type battery fire extinguishing system and fire extinguishing method thereof
KR102452775B1 (en) Fire Suppression System for Battery with Function of Cool Down Fire Extinguishing Agent
CN209859995U (en) Energy storage battery cabinet with fire control function
CN216536631U (en) Power battery and two-wheeled electric vehicle
CN209859996U (en) Energy storage battery cabinet with fire control structure
JP7301162B2 (en) Battery modules, battery racks containing same and power storage devices containing battery racks
TWM585991U (en) Case system for battery fire extinguishing through flooding the battery
CN209896124U (en) Energy storage battery cluster with fire control function

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]